Cette publication ne fait pas partie de la bibliothèque YouScribe
Elle est disponible uniquement à l'achat (la librairie de YouScribe)
Achetez pour : 12,99 € Lire un extrait

Téléchargement

Format(s) : EPUB

avec DRM

Nanosciences. La révolution invisible

De
188 pages

Les nanotechnologies ont le vent en poupe. On nous promet des nanorobots étonnants et des matériaux révolutionnaires, tandis que de farouches opposants invoquent le fantôme de Big Brother et agitent l'épouvantail des OAM (organismes atomiquement modifiés). Entre marketing médiatico-scientifique et angoisses immaitrisées, la voie de la sagesse, prônée ici, rappelle que le champ des nanotechnologies est plus étroit qu'on ne se plaît à le dire, qu'il ne s'est élargi que pour des raisons de politique intérieure états-unienne, et que les enjeux éthiques restent encore très surévalués. Sous la plume d'un chercheur à l'origine de cette saga, ce petit livre apporte des réponses claires et factuelles.



Christian Joachim est directeur de recherche au CNRS et responsable du groupe Nanosciences au Centre d'élaboration des matériaux et d'études structurales (CEMES) à Toulouse.


Laurence Plévert est journaliste scientifique.


Voir plus Voir moins
NANOSCIENCES
Extrait de la publication
Extrait de la publication
CHRISTIAN JOACHIM LAURENCE PLÉVERT
NANOSCIENCES
LA RÉVOLUTION INVISIBLE
OUVRAGE PUBLIÉ AVEC LE CONCOURS DU MINISTÈRE DE LA CULTURE ET DE LA COMMUNICATION (CENTRE NATIONAL DU LIVRE ET CITÉ DES SCIENCES ET DE L’INDUSTRIE) DANS LE CADRE DU FONDS JULES VERNE
ÉDITIONS DU SEUIL 27, rue Jacob, Paris VIe
Extrait de la publication
ISBN978-2-02-086703-0
© Éditions du Seuil, janvier 2008
Le Code de la propriété intellectuelle interdit les copies ou reproductions destinées à une utilisation collective. Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite par quelque procédé que ce soit, sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants cause, est illicite et constitue une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle.
www.seuil.com
Extrait de la publication
Introduction Le merveilleux est de tous les infinis
Ce livre invite à plonger dans l’infiniment petit et, une fois arrivé « en bas », à jouer avec un seul atome ou une seule molécule. Notre expérience commune n’a jamais affaire à de tels objets à l’unité, car ils sont trop petits pour être saisis un par un. C’est grand comment, un atome ? Plutôt que de donner sa dimension – un dix-milliardième de mètre, soit un dix-millionième de millimètre –, on peut se demander quelle taille il aurait si j’avais, moi, lecteur de ce livre, la taille de la planète. Un atome, dès lors, serait une petite bille d’un milli-mètre. Et s’il était grand comme la pièce, alors moi, lecteur, je grandirais jusqu’à ce que ma tête touche le Soleil. Un atome ne peut donc être vu ni avec nos yeux, ni d’ailleurs avec nos microscopes optiques les plus puissants. En 1981, un nouveau microscope, le microscope à effet tunnel, a été inventé, qui permet de former l’image d’un seul atome ou d’une seule molécule à la fois sur un écran d’ordi-nateur. Toutefois, les microscopes dits « électroniques » déli-vraient déjà des images d’atomes sur un écran phosphorescent dans les années 1950. En revanche, le microscope à effet tunnel est le premier instrument qui permette aussi de toucher,
7
Extrait de la publication
n a n o s c i e n c e s
avec sa petite pointe, un seul atome à la fois et de le déplacer à volonté. Habituellement, quand nous touchons quelque chose, les milliards d’atomes de nos doigts entrent en « contact » avec les milliards d’atomes de l’objet à toucher. Mais la pointe du microscope à effet tunnel est si effilée qu’elle permet véri-tablement de toucher un seul atome et même d’édifier, un atome après l’autre, des architectures atomiques inédites. Cette pointe devient le prolongement du doigt du scientifique ou de l’ingénieur. Le microscope à effet tunnel est aussi en train de boulever-ser notre rapport à la matière. Avec ce microscope devenu outil, une approche technologique différente est apparue, qui consiste à construire atome par atome des édifices de plus en plus grands, à les « monumentaliser » jusqu’à ce qu’ils incar-nent chacun une machine minuscule capable de fonctionner comme une grande. C’est une approche ascendante de la construction d’un dispositif, qui prend à contre-pied la minia-turisation. Imaginons par exemple que l’on veuille fabriquer un cube qui serait un million de fois plus petit qu’un grain de sable, c’est-à-dire qui mesurerait un nanomètre de côté, soit un mil-liardième de mètre. Pour construire ce nanocube, il faudra assembler un par un une soixantaine d’atomes. C’est possible grâce au microscope à effet tunnel, et l’on appelle « nanotech-nologie » cette technologie ascendante de construction atome par atome. Dans l’approche descendante de la miniaturisation, il faudrait enlever 100 milliards de milliards d’atomes pour fabriquer le même nanocube à partir d’un cube d’un centi-mètre de côté. Ainsi, par essence, la nanotechnologie est une technologie
8
Extrait de la publication
i n t r o d u c t i o n
qui préserve les ressources matérielles. Mais, au fil des années, la définition de la nanotechnologie est devenue plus élastique : la nanotechnologie s’est transformée en « nano-technologies », qui ne concernent plus seulement la manipula-tion de la matière atome par atome, mais qui font référence à toutes les techniques permettant de fabriquer de « petits objets » avec une précision de l’ordre du nanomètre, quand bien même elles mettent en jeu des milliards d’atomes, et non plus quelques-uns. Comment sommes-nous passés de la nanotechnologie vouée au développement durable aux nanotechnologies « fourre-tout » que nous connaissons aujourd’hui ? Cette dérive, que nous raconterons au premier chapitre, provient d’une incroyable opération politique où se mêlent batailles d’influence, argent et compétition. En quelques années, elle a détourné la nano-technologie de son dessein initial. Les nanotechnologies d’au-jourd’hui, qui utilisent les mêmes principes technologiques qu’avant l’invention du microscope à effet tunnel, poussent la miniaturisation à son extrême et flirtent avec l’échelle nanométrique. On leur doit d’extraordinaires dispositifs qui mesurent quelques dizaines de nanomètres de côté, c’est-à-dire qui comptent encore plusieurs milliers d’atomes. Nous décrirons ces petites merveilles au chapitre 2, qui retracera les épisodes marquants de l’aventure de la miniaturisation, souvent confondue, à tort, avec celle de la nanotechnologie. Nous raconterons ensuite la véritable histoire de la nano-technologie au chapitre 3. Les physiciens ont longtemps rêvé d’approcher un atome ou une molécule au plus près. Avec le microscope à effet tunnel, leur rêve est devenu réalité. Ils peuvent désormais accéder à une molécule et l’étudier comme
9
n a n o s c i e n c e s
s’ils la touchaient du doigt. L’exploration de ce monde maté-riel d’en bas n’en est qu’à ses prémices. Les physiciens cher-chent à savoir si les phénomènes observés à cette échelle obéissent aux lois que nous connaissons ou s’ils vont remettre en cause nos connaissances en physique. Avec le microscope à effet tunnel, il esta prioripossible de construire, atome par atome, tous les édifices moléculaires possibles et imaginables ! La synthèse de nouvelles molécules n’est certes pas inédite. Il s’en produit tous les jours des centaines dans les laboratoires, qui entrent dans la composi-tion de colorants ou de médicaments… Mais ces nouvelles molécules sont fabriquées à des milliards et des milliards d’exemplaires à la fois (une seule goutte d’eau contient plus de 1 500 milliards de milliards de molécules !), tandis que la molécule fabriquée sous la pointe du microscope à effet tunnel constitue un exemplaire unique. Équipés d’un microscope à effet tunnel, les physiciens et les chimistes n’allaient pas laisser passer l’occasion de conce-voir de nouvelles molécules pour en faire les nanomachines les plus minuscules qui soient, des engins mécaniques ou des machines à calculer par exemple. Cette approche ascendante est prometteuse : le fonctionnement de surprenantes petites machines constituées d’une seule molécule a déjà été étudié, et nous verrons au chapitre 4 à quoi pourraient ressembler celles des générations suivantes. Un jour, il sera sans doute possible de construire des édifices plus grands, par exemple des molécules du monde vivant, comme de l’ADN, des protéines et des membranes pour les y enfermer. Mais, une fois tout cet attirail molé-culaire assemblé, que se passera-t-il ? La vie se trouve-t-elle
10
Extrait de la publication
i n t r o d u c t i o n
au bout de la monumentalisation ? Le vivant exerce sur nous une fascination qui relève du sacré. Où se cache l’essence de la vie dans le monumental amas d’atomes que constitue une cellule ? On se demandera au chapitre 5 si le fantasme de recréer la vieex nihiloa une quelconque chance de se concré-tiser. Les nanotechnologies soulèvent d’autres questions décon-certantes : les nanomachines pourraient-elles devenir auto-nomes et nous échapper ? Risqueraient-elles d’être toxiques ou de nuire à l’environnement ? Les nanotechnologies suscitent des débats passionnés, mais, au-delà, le progrès scientifique pose question, ballotté entre les avantages et les inconvénients de ses applications. Nous rendrons compte de ces débats et nous demanderons au chapitre 6 s’il faut avoir peur de l’ex-ploitation de cet infiniment petit. Ce livre se propose de décrire ce que sont réellement les nanotechnologies, et de réfléchir à leurs conséquences scienti-fiques et techniques. Pour cela, il faut retrouver cette envie de comprendre propre à l’esprit humain. Nous l’attachons plus communément aux étoiles, aux galaxies, à l’immensément grand. Mais le merveilleux est de tous les infinis.
Extrait de la publication
Image par microscopie à effet tunnel de 51 atomes d’or (plus un atome non identifié) déposés à la surface d’un cristal d’or. Les atomes apparaissent sur cette image comme des petites bosses d’une hauteur de 0,15 nanomètre (nm : millionième de millimètre). Chacun des atomes d’or a été déplacé par la pointe du microscope pour écrire le mot « NANO ». La précision du positionnement est de l’ordre de 0,05 nm et la plus petite distance entre deux atomes d’or dans les lettres est de 1,2 nm. Cette écriture atome par atome a été réalisée pour ce livre sur un microscope basse température de la compagnie Createc par Soe We-Hyo et Carlos Manzano, chercheurs dans le groupe « Atom Technology » de l’institut IMRE de l’agence A*STAR de Singapour, dirigé par l’auteur.Taille réelle de l’image : 10 nm×30 nm.